Historique, propriétés, structure, utilisations, risques de Rodio

Il rhodium C'est un métal de transition qui appartient au groupe Paladio et dont le symbole chimique est RH. Il est noble, inerte dans des conditions normales, alors qu'il est rare et coûteux, car c'est le deuxième métal moins abondant dans la croûte terrestre. Il n'y a pas non plus de minéraux qui représentent une méthode d'obtention rentable pour ce métal.

Bien que son apparence soit celle d'un métal blanc argenté typique, la plupart de ses composés partagent en une coloration rougeâtre commune, en plus de leurs solutions regardent. C'est pourquoi ce métal a reçu le nom de «Rhodon», qui en grec signifie rose.

Rodio Pearl métallique. Source: Images haute résolution d'éléments chimiques [CC par 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 3.0)]

Cependant, ses alliages sont argentés, bien que coûteux, car il est mélangé avec du platine, du paladium et de l'iridium. Son caractère noble élevé en fait un métal presque immunitaire avec les oxydations, ainsi que totalement résistant à l'attaque d'acides et de bases forts; Par conséquent, leurs revêtements aident à protéger les objets métalliques, comme les bijoux.

En plus de son utilisation ornementale, le rhodium peut également protéger les outils utilisés à des températures élevées et sur des dispositifs électriques.

Il est plus connu pour aider à décomposer les gaz toxiques des voitures (non_X) Dans les convertisseurs catalytiques. Il catalyse également la production de composés organiques, comme le mentol et l'acide acétique.

Fait intéressant, il n'existe que dans la nature comme l'isotope ¹⁰³RH, et ses composés sont faciles à réduire le métal en raison de son caractère noble. De tous ses nombres d'oxydation le +3 (rh³⁺) est le plus stable et le plus abondant, suivi de +1 et, en présence de fluorure, +6 (Rh⁶⁺).

Dans votre état métallique, il est inoffensif pour notre santé, à moins que vous ne respirez vos particules dispersées dans l'air. Cependant, leurs composés ou sels colorés sont considérés comme cancérigènes, en plus d'être fortement fixés à la peau.

[TOC]

Histoire

La découverte du Rodio était accompagnée de celle du Paladium, les deux métaux ont été découverts par le même scientifique: le chimiste anglais William H. Wollaston, qui en 1803 examinait un minéral en platine, soi-disant du Pérou.

Je connaissais grâce à des déscotations de collet Hippolyte-Victor, un chimiste français, qui, dans les minéraux en platine, était des sels rougeâtres dont la couleur était probablement due à un élément métallique inconnu. Ainsi, Wollaston a digéré son minéral en platine dans l'eau royale, puis neutralise l'acidité du mélange résultant avec NaOH.

De ce mélange, Wollaston avait, par des réactions de précipitations, pour séparer les composés métalliques; Platine séparé As (NH₄)₂[PTCL₆], après avoir ajouté NH₄CL, et d'autres métaux les ont réduits avec du zinc métallique. À ces métaux spongieux ont essayé de les dissoudre avec HNO₃, Laisser deux métaux et deux nouveaux éléments chimiques: Paladio et Rodio.

Cependant, lorsqu'il a ajouté de l'eau royale, il a remarqué qu'un métal était à peine dissous, tout en formant un précipité rouge avec le NaCl: Na₃[RHCL₆] · NH₂SOIT. De là, son nom est venu: la couleur rouge de ses composés, désignée avec le mot grec «Rhodon».

Ce sel l'a réduit avec du zinc métallique, encore une fois, obtenant ainsi un spongie entouré. Et depuis lors.

Propriétés

Apparence physique

Métal blanc argenté, sans pratiquement aucune couche d'oxyde à température ambiante. Cependant, ce n'est pas un métal trop malléable, ce qui signifie que lorsque vous le frappez, il se fissure.

Peut vous servir: carbone amorphe: qu'est-ce que les types, les propriétés, les utilisations

Masse molaire

102 905 g / mol

Point de fusion

1964 ºC. Cette valeur est supérieure à celle du cobalt (1495 ºC), qui reflète une augmentation du lien métallique le plus fort en descendant dans le groupe.

Point de fusion

3695 ºC. C'est l'un des métaux avec les points de fusion les plus élevés.

Densité

-12,41 g / ml à température ambiante

-10,7 g / ml au point de fusion, c'est-à-dire juste au moment où il fond ou fond

Chaleur de fusion

26,59 kJ / mol

Chaleur de vaporisation

493 kJ / mol

Capacité thermique molaire

24.98 J / (mol · k)

Électronégativité

2.28 sur l'échelle Pauling

Énergies d'ionisation

-Premièrement: 719.7 kJ / mol (Rh⁺ gazeux)

-Deuxième: 1740 kJ / mol (Rh²⁺ gazeux)

-Troisième: 2997 kJ / mol (Rh³⁺ gazeux)

Conductivité thermique

150 w / (m · k)

Résistivité électrique

43.3 nΩ · m à 0 ºC

Dureté mohs

6

Ordre magnétique

Paramagnétique

Réactions chimiques

Le rhodium, bien qu'il s'agit d'un métal noble, ne signifie pas qu'il s'agit d'un élément inerte. Il s'oxyde à peine dans des conditions normales; Mais lorsqu'il est chauffé au-dessus de 600 ° C, sa surface commence à réagir avec l'oxygène:

Rh (s) + o₂(g) → Rh₂SOIT₃(S)

Et le résultat est que le métal perd sa luminosité en argent caractéristique.

Il peut également réagir avec du gaz fluor:

Rh (s) + f₂(g) → RHF₆(S)

Le RHF₆ est noir. Si cela est chauffé, il peut être transformé en RHF₅, libérer du fluorure à l'environnement. Lorsque la réaction de fluoration se développe dans des conditions sèches, la formation de RHF est favorisée₃ (solide rouge) au-dessus que le RHF₆. Les autres halogénuros: rhcl₃, Rhbr₃ et rhi₃ Ils sont formés de la même manière.

La plus surprenante du Rode métallique est peut-être sa résistance extrême à l'attaque des substances corrosives: des acides et des bases forts. Régia Eau, un mélange concentré d'acides chlorhydrique et nitrique, HCL-HNO₃, Vous pouvez le dissoudre avec difficulté, ce qui provoque une solution de coloration rose.

Salts en fusion, comme KHSO₄, Ils sont plus efficaces pour le dissoudre, car ils conduisent à la formation de complexes de rhodium chirurgicale.

Structure et configuration électroniques

Les atomes de rhodium cristallisent dans la structure cubique centrée sur les faces, FCC. Les atomes RH restent unis grâce à leur lien métallique, force responsable à l'échelle macro des propriétés physiques mésables du métal. Dans ce lien, les électrons de valence interviennent, qui sont donnés selon la configuration électronique:

[Kr] 4d⁸ 5s¹

C'est donc une anomalie ou une exception, car il devrait avoir deux électrons dans son orbital 5s et sept dans l'orbitale 4D (obéissant au diagramme de Moeller).

Il s'agit de neuf électrons de Valence qui, avec les radios atomiques, définissent le verre FCC; Structure qui est apparemment très stable, car peu d'informations sont d'autres formes allotropes possibles sous différentes pressions ou températures.

Ces atomes de RH, ou plutôt leurs grains cristallins, peuvent interagir de telle manière qu'ils créent des nanoparticules avec différentes morphologies.

Lorsque ces nanoparticules RH se développent au-dessus d'un modèle (un agrégat polymère, par exemple), ils acquièrent les formes et les dimensions de leur surface; Ainsi, les sphères mésoporeuses rhodio ont été conçues pour supplanter les métaux dans certaines applications catalytiques (qui accélèrent les réactions chimiques sans consommer dans le processus).

Nombres d'oxydation

Lorsqu'il y a neuf électrons de Valence, il est normal de supposer que le rhodium peut les "perdre tous" dans leurs interactions dans un composé; c'est-à-dire en supposant l'existence du cation rh⁹⁺, avec un statut d'oxydation de 9+ o (ix).

Peut vous servir: solutions appréciées

Les nombres d'oxydation positifs trouvés pour le rhodium dans leurs composés varient de +1 (Rh⁺) à +6 (rh⁶⁺). De tous, le +1 et le +3 sont les plus courants, avec les +2 et 0 (Rodio métallique, Rh⁰).

Par exemple, dans le RH₂SOIT₃ Le nombre d'oxydation du rhodium est +3, car s'il assume l'existence de Rh³⁺ et un caractère ionique à 100%, la somme des charges sera égale à zéro (Rh₂³⁺SOIT₃^2-).

Un autre exemple est représenté par le RHF₆, dans lequel maintenant son numéro d'oxydation est +6. Encore une fois, seul la charge totale du composé restera neutre si l'existence de l'HR est supposée⁶⁺ (Rh⁶⁺F₆^-).

Plus l'atome avec lequel le rhodium interagit, plus sa tendance à montrer plus de nombres d'oxydation plus positifs est grande; C'est le cas de RHF₆.

Dans le cas de Rh⁰, correspond à ses atomes du cristal FCC coordonné avec des molécules neutres; Par exemple, co, rh₄(CO)₁₂.

Comment le rhodium est-il obtenu?

Inconvénients

Contrairement à d'autres métaux, aucun minéral n'est disponible suffisant. C'est pourquoi il s'agit plutôt d'un produit secondaire de la production industrielle d'autres métaux; Plus précisément les nobles ou leurs pairs (les éléments du groupe de platine) et le nickel.

La plupart des minéraux utilisés comme matières premières proviennent d'Afrique du Sud, du Canada et de la Russie.

Le processus d'obtention est complexe car, même s'il est inerte, le rhodium est en compagnie d'autres métaux nobles, en plus d'avoir des impuretés difficiles à éliminer. Par conséquent, plusieurs réactions chimiques doivent être effectuées pour la séparer de la matrice minéralogique initiale.

Processus

Sa petite réactivité chimique le maintient inaltérable tandis que les premiers métaux sont extraits; Jusqu'à ce que seuls les nobles restent (l'or parmi eux). Ensuite, ces métaux nobles sont traités et fondus en présence de sels, comme NAHSO₄, les avoir dans un mélange liquide de sulfates; Dans ce cas, le RH₂(SW₄)₃.

À ce mélange de sulfates, dont par différentes réactions chimiques, chaque métal est précipité séparé_X.

Le rh (oh)_X est redisualien ajoutant du HCl et forme donc h₃Rhcl₆, qui est toujours dissous et montre une couleur rose. Puis h₃Rhcl₆ Réagir avec NH₄CL et Nano₂ Précipiter comme (NH₄)₃[Rh (non₂)₆]].

Encore une fois, le nouveau solide est redisuré dans plus de HCl et le moyen se réchauffe jusqu'à ce qu'une éponge de rhodium métallique précipite tandis que les impuretés combustion.

Applications

Revêtements

Petit et argent contrebasse enrobé de rhodium. Source: Mauro Caleb (https: // www.Flickr.com / Photos / Mauroesscritor / 8463024136)

Son caractère noble est utilisé pour couvrir les pièces en métal avec une doublure de la même. De cette façon, les objets en argent sont basés sur le rhodium pour le protéger de l'oxydation et de l'obscurcissement (former une couche noire d'Au et d'Ag₂S), en plus de devenir plus réfléchissant (brillant).

Ces revêtements sont utilisés dans les vêtements de bijoux, les réflecteurs, les instruments optiques, les contacts électriques et les filtres à rayons x dans les diagnostics de cancer du sein.

Alliages

Non seulement c'est un métal noble mais aussi dur. Cette dureté peut le contribuer aux alliages qu'elle compose, en particulier lorsqu'ils traitent du paladium, du platine et de l'iridium; dont ceux de Rh-PT sont les plus connus. De même, le Rodio améliore la résistance de ces alliages à des températures élevées.

Peut vous servir: nitrate de cuivre (II)

Par exemple, les alliages Rodio-Platino sont utilisés comme matériau pour fabriquer des récipients qui peuvent façonner le verre fondu; Dans la fabrication de thermocons, capable de mesurer des températures élevées (plus de 1000 ° C); Cruches, épicéments pour nettoyer les fibres, bobines à induction, moteurs de turbine d'avion, bougies d'allumage, etc.

Catalyseurs

Un convertisseur catalytique de voiture. Source: Ballista [CC BY-SA 3.0 (http: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 /]]

Le rhodium peut catalyser les réactions en tant que métal pur ou coordonné avec des ligands organiques (organes). Le type de catalyseur dépend de la réaction spécifique qui est destinée à accélérer, en plus d'autres facteurs.

Par exemple, dans sa forme métallique, il peut catalyser la réduction des oxydes d'azote, non_X, Aux gaz environnementaux oxygène et azote:

2 Non_X → X O₂ + N₂

Cette réaction se produit constamment quotidiennement: dans les convertisseurs catalytiques des véhicules et des motos. Grâce à cette réduction, les gaz ne sont pas_X Ils ne contaminent pas les villes dans une certaine mesure. À cette fin, des nanoparticules de rhodium mésoporeuses ont été utilisées, ce qui améliore encore la décomposition des gaz et non_X.

Le composé [rhcl (PPH₃)₃], connu sous le nom de catalyseur Wilkinson, il est utilisé pour l'hydrogène (ajouter h₂) et hydroformilaire (ajouter co et h₂) Alcènes, pour se former à même et aux aldéhydes, respectivement.

Les catalyseurs de rhodium sont résumés pour l'hydrogène, le carbonillaire (ADD CO) et l'hydroformilar. Le résultat est que de nombreux produits dépendent d'eux, comme c'est le cas de Mentol, un composé chimique essentiel dans le caoutchouc à mastication; En plus de l'acide nitrique, du cyclohexane, de l'acide acétique, des organsilicicios, entre autres.

Des risques

Le rhodium pour être un noble métal, même s'il se faufilait dans notre corps, ses atomes RH ne pouvaient pas (pour autant que vous le savez) d'être métabolisés. Par conséquent, ils ne représentent aucun risque pour la santé; À moins qu'ils ne soient trop d'atomes RH dispersés dans les airs, ce qui pourrait finir par s'accumuler dans les poumons et les os.

En fait, dans les processus de revêtements de rhodium sur les bijoux ou les bijoux en argent, les bijoux sont exposés à ces «nuages» d'atomes; raison pour laquelle ils ont souffert d'inconfort dans leur système respiratoire. En ce qui concerne le risque de son solide finement divisé, cela n'est même pas inflammable; sauf quand il brûle en présence de de₂.

Les composés de rhodium sont classés comme toxiques et cancérogènes, dont les couleurs font profondément la peau. Ici, une autre différence claire est observée dans la façon dont les propriétés d'un cation métallique varient par rapport à celle du métal approprié.

Et enfin, en matière écologique, la faible abondance du rhodium et son manque d'assimilation par les plantes en font un élément inoffensif en cas de déversements ou de déchets; Tant que c'est le rhodium métallique.

Les références

1. Lars Öhrström. (12 novembre 2008). Rhodium. Chimie dans son élément. Récupéré de: Chemistryworld.com
2. Wikipédia. (2019). Rhodium. Récupéré de: dans.Wikipédia.org
3. Centre national d'information sur la biotechnologie. (2019). Rhodium. Base de données PubChem. CID = 23948. Récupéré de: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gouvernement
4. S. Balle. (1958). La structure du rhodium. Laboratoires de recherche Johnson Matthey. Platinum Metals Rev., (2), 21, 61-63
5. Jiang, B. et al. (2017). Nanoparticules de rhodium métallique mésoporeux. Nat. Commun. 8, 15581 doi: 10.1038 / ncomms15581
6. Chélation. (27 juin 2018). Exposition au rhodium. Récupéré de: Chelationcommunity.com
7. Bell Terence. (25 juin 2019). Rhodium, un métal de groupe de platine rare et ses applications. Récupéré de: the balance.com
8. Stanley E. Vie vivante. (1973). La chimie du ruthénium, du rhodium, du palladium, de l'osmium, de l'iridium et du platine. S.ET. Vie vivante. Presse à pergamon.
9. Institut de technologie de Tokyo. (21 juin 2017). Un catalyseur basé sur le rhodium pour la fabrication d'organosilicon en utilisant du métal moins prix. Récupéré de: Phys.org
10. Pilgaard Michael. (10 mai 2017). Rhodium: réactions chimiques. Récupéré de: Pilgaardegs.com
11. Docteur. Doug Stewart. (2019). Faits d'élément de rhodium. Récupéré de: Chemicool.com